一种个性化仿生人工颈椎间盘假体制作方法及假体.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115836932A(43)申请公布日2023.03.24(21)申请号202310119670.4(22)申请日2023.02.16(71)申请人首都医科大学附属北京天坛医院地址100070北京市丰台区南四环西路119号(72)发明人刘宝戈林琳桑大成吴炳轩戎天华(74)专利代理机构北京高沃律师事务所11569专利代理师李胜强(51)Int.Cl.A61F2/44(2006.01)A61F2/46(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称一种个性化仿生人工颈椎间盘假体制作方法及假体(57)摘要本发明公开一种个性化仿生人工颈椎间盘假体制作方法及假体，涉及医疗器械技术领域，解决现有椎间盘假体无法矫正异常ICR、重建生理运动模式的问题，同时解决批量生产的椎间盘假体无法满足个体化需求的问题。建立椎间盘退变后的颈椎三维仿真模型；修改该模型中退变椎间盘的形态结构及材料属性，得到椎间盘假体的三维仿真模型；将此三维仿真模型植入颈椎退变模型中，对颈椎模型施加载荷模拟生理运动，并计算植入节段与邻近节段运动学及生物力学指标；根据计算结果对椎间盘假体模型进行调整，直至假体植入后可矫正异常ICR并获得最佳生物力学效应；根据假体的三维仿真模型制作椎间盘假体，得到高度匹配患者颈椎解剖参数的个性化仿生人工颈椎间盘假体。CN115836932ACN115836932A权利要求书1/2页1.一种个性化仿生人工颈椎间盘假体制作方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：建立椎间盘退变后的颈椎三维仿真模型；S2：修改颈椎退变三维仿真模型中退变椎间盘的形态结构及材料属性，得到人工颈椎间盘假体的三维仿真模型；S3：将椎间盘假体的三维仿真模型植入颈椎退变的三维仿真模型中，对颈椎三维仿真模型施加载荷模拟颈椎生理运动，并计算植入节段与邻近节段运动学与生物力学指标，获得的运动学参数包括瞬时旋转中心；S4：根据计算结果对椎间盘假体的三维仿真模型进行调整，直至指标达标；S5：根据椎间盘假体的三维仿真模型制作椎间盘假体。2.根据权利要求1所述的个性化仿生人工颈椎间盘假体制作方法，其特征在于，步骤S2中，根据椎间盘的退变程度增加椎间盘假体的高度和终板曲度，同时修改椎间盘的材料属性，得到椎间盘假体的三维仿真模型。3.根据权利要求2所述的个性化仿生人工颈椎间盘假体制作方法，其特征在于，步骤S3中，将椎间盘假体的三维仿真模型植入颈椎退变三维仿真模型前，先切除椎体前缘骨赘，将椎间盘假体的三维仿真模型植入颈椎退变三维仿真模型后，采用有限元分析软件对颈椎三维仿真模型的运动进行分析，分析过程中将底部椎体下终板固定，对顶部的椎体上终板施加载荷，并以正常颈椎的节段活动度作为边界条件，获得植入节段与邻近节段运动学与生物力学指标。4.根据权利要求3所述的个性化仿生人工颈椎间盘假体制作方法，其特征在于，步骤S3中，在屈伸运动中，整个颈椎的运动被看作是一个中心固定的圆弧，在这个圆弧内存在一个速度为零的中心点，这个中心点为旋转中心，在屈伸运动中，将颈椎整个运动过程中各时间点的运动视为一个圆弧，每个圆弧有一个固定的中心，速度为零，由这些中心连接的轨迹是瞬时旋转中心，瞬时旋转中心是一系列旋转中心形成的轨迹。5.根据权利要求4所述的个性化仿生人工颈椎间盘假体制作方法，其特征在于，步骤S1中，将颈椎病患者退变的颈椎CT数据导入医学图像控制软件中进行图像分割并导出实体结构，将实体结构导入正向工程软件中进行光滑和匀称处理，再使用逆向工程软件完成颈椎几何模型的重建，在有限元前处理软件中进行网格划分形成颈椎退变三维仿真模型。6.根据权利要求5所述的个性化仿生人工颈椎间盘假体制作方法，其特征在于，步骤S2中，椎间盘假体中的纤维环假体的杨氏模量为2MPa~4MPa，髓核假体的杨氏模量为1MPa，上终板和下终板的杨氏模量为114000Mpa、泊松比为0.35v；步骤S3中，获得的生物力学参数包括位移‑力矩曲线、关节突应力、骨‑植入物截面应力、椎间盘压力和假体核心应力。7.一种个性化仿生人工颈椎间盘假体，其特征在于，包括上终板、下终板和连接在所述上终板与所述下终板之间的中间弹性复合体；所述上终板与所述下终板上均设置有若干用于刺入椎体终板内的倒齿，所述中间弹性复合体包括髓核假体和呈环形形状的纤维环假体，所述髓核假体位于所述纤维环假体的中部，且与所述环形形状的内圈壁面贴合。8.根据权利要求7所述的个性化仿生人工颈椎间盘假体，其特征在于，所述上终板与所述下终板均采用钛合金，所述上终板与所述下终板表面均涂有钛金属羟基磷灰石涂层。9.根据权利要求8所述的个性化仿生人工颈椎间盘假体，其特征在于，所述纤维环假体采用聚氨酯材料制成，所述髓核假体采用水凝胶材料制成。2CN1